用。异步电机运转时,在气隙中的旋转磁场与转子绕组之间存在相对运动,依托电磁感应效果使转子绕组中感应电流,发生电磁转矩,然后完成机电能量的转化。由于转子的转速与旋转磁场的转速不相等,所以称它为异步电机。又因它的转子电流是靠电磁感应效果发生的,因而,异步电机也称为感应电机。
从电磁联系上来看,异步电机和变压器很类似。异步电机的定子绕组相当于变压器的一次绕组,转子绕组相当于变压器的二次绕组。所以在学习了变压器的根底上来学习异步电机是比较简略的。
异步电动机是工农业中用得最多的一种电动机,其容量从几十瓦到几千千瓦,在国民经济的各行各业使用极为广泛。
例如,在工业方面:中小型的轧钢设备、各种金属切开机床、轻工机械、矿山上的卷扬机和通风机等,都用异步电机来拖动。
在农业方面:水泵、脱粒机、粉碎机和其他农副产品加工机械,也都用异步电动机拖动。
此外,在公民日常日子中,异步电动机也用得许多,例如,电扇、冷冻机、多种医疗机械等等。总归,异步电动机使用规模广、需求量大,跟着电气化自动化的开展,它在工农业生产和公民日子中占着很重要的位置。
异步电动机之所以用得这么遍及,首要是由于它的结构简略、制作简略、价格低廉、坚固耐用,而且还有较高的功率和适用的作业特性。
可是,异步电机也有其缺陷,异步电机有必要从电网吸收落后的无功功率,因而它的功率因数总是小于1。由于在电网的负载中,异步电机最多,它们所需求落后的无功功率对电网来说,是一个沉重的担负,既添加了输电进程的损耗,也阻碍了有功功率的输出。当负载需求的电动机单机容量较大,而电网功率因数又比较低时。最好仍是选用同步电动机来拖动。
异步电动机按定子绕组的相数分:有单相异步电动机和三相异步电动机。在没有三相电源或许所需的功率很小时,应选用单相电动机,单相电动机的功率一般不超越3~4千瓦,在日常日子中,用得较多。在工农业生产中,绝大多数用的是三相异步电动机。
三相异步电动机有两种根本类型。一种是鼠笼式异步电动机,这种电动机的转子绕组形状像一个笼子。
在鼠笼式异步电动机中,又分为单鼠笼、双鼠笼和深槽式几种;另一种便是绕线式异步电动机,它的转子绕组和定子绕组根本上相同,也是三相绕组,能够联成星形或三角形。
把异步电机的定子接到三相电源时,定子中会有三相电流流过,定子电流发生一系列的气隙旋转磁密。其间起首要效果的是以同步速、顺着绕组相序旋转的基波气隙旋转磁密。同步速的巨细决定子电网的频率和绕组极对数,即。
图5-1(a)是一台二极异步电机的示意图,n1箭头表明气隙磁密的旋转方向,最里面的那个大圆圈代表转子,其间两个小圆圈代表转子绕组的导体,先考虑转子还没有转起来的状况。气隙旋转磁密形象地用N,S极表明,在图中所示的瞬间,N极在上面,S极在下面。
所以,转子导体切开气隙旋转磁密而感应电势,它的方向如图5-1中的[图片]和⊙所示。由于转子绕组是短路的,在转子绕组中会有电流,图5-1所示瞬间,导体中电流的方向假定与感应电势同相。
依据气隙旋转磁密的极性和电流方向,使用左手定则能够看出,会发生一个与气隙旋转磁密同方向的电磁转矩效果在转子上。假如这个电磁转矩能克服加在转子上的负载转矩,转子就能旋转起来,并加快旋转。只需转子的转速低于同步转速,转子导体中的感应电势和电流方向不变,电磁转矩的方向也不变,是驱动性质的转矩。
假如转子的转速加快到等于同步转速n1时,转子绕组和气隙旋转磁密之间就没有相对运动,当然转子绕组也就不再感应电势了,电流和电磁转矩通通都等于零。这便是说,这种状况不可能维持下去。
可是,只需n<n1,转子绕组和气隙旋转磁密之间就有相对运动,转子绕组里就会有电流,也就有电磁转矩效果在转子上。当电磁转矩等于负载转矩时,转子就以恒速运转。这种状况下,定子方面从电源吸收有功功率。这便是异步电动机简略的运转原理。可见,异步电动机转子的转速n不可能到达同步转速n1,一般总是略小于n1,异步二字便是由此而来的。
一般把同步转速、和电动机转子转速二者之差与同步转速的比值叫做转差率(也叫转差或滑差),用s表明。转差率的界说为:
s是一个没有单位的量,它的巨细能反映电动机转子的转速。例如,n=0时,s=1;n=n1时,s=0;n>n1时,s为负;电动机转子的转向与气隙旋转磁密相反时,s>1。
假如用另一台原动机拖动电动机,使它的转速高于同步转速n1运转,即n>n1,这时导体中电势、电流的方向以及发生的电磁转矩的方向也反了,如图5-1(b)所示。这种状况下,电磁转矩对原动机来说,是一个制动转矩。要坚持电机转子持续滚动,原动机有必要给电机输入机械功率。
所以,异步电机的定子方面由从电网吸收电功率,改变为向电网宣布电功率,即处于发电机运转状况。
假如用其他机械拖动电机转子向着气隙旋转磁密相反的方向滚动,即,s>1,如图5-1(c)。这时转子中电势、电流的方向依然与电动机作业状况时相同,效果在转子上的电磁转矩方向依然与气隙旋转磁密的方向共同,可是。与转子的实践转向却相反了。可见,这时的电磁转矩与拖动机械加在电机转子上的转矩的方向相反,相互平衡,而电磁转矩为制动转矩。咱们把这种状况叫做电机处于电磁制动运转状况。
电机除了吸收拖动机械的机械功率外,还从电网吸收了电功率。这两部分功率在电机内部都以损耗的方法终究转化为热能散宣布来。
异步电动机的首要结构是由定子和转子两部分组成,定、转子中心是空气隙。此外,还有端盖、轴承、机座等部件,图5-2是三相鼠笼式异步电动机的结构图。
机座是电动机的外壳,起着支撑电机的效果,一般用铸铁铸成。大机座也有用钢板拼焊起来的。
定子铁芯是电动机磁路的一部分,装在机座内部。它是一个中空圆柱体,外壁与机座合作,内壁开槽,槽内放定子绕组。为了削减铁芯中的损耗,定子铁芯用0.5mm厚的硅钢片叠成。
三相异步电机的定子绕组并不是都按星形接法联接,只要在大容量高电压时,才按星形接法联接。一般中、小容量低电压的异步电机,一般把三相绕组的六根线头引出来,在外面依据需求把它接成三角形或星形接法。这样,既能够使电机适用于两种不同等级的电源电压,例如星形接法用于380V电源;三角接法就能够用于220V电源上,又能满意起动的要求,即规划成在三角接法时,用于380V电源,起动时,改成星形接法,到达降压起动的意图。
异步电机的气隙比同容量直流电机的气隙要小得多,在中、小型异步电机中,一般为0.2~1.0mm。这是由于异步电机的励磁电流是由电网供应的,气隙大时,励磁电流也就大,然后降低了电机的功率因数。为了进步功率因数,应尽量把气隙做得小些。可是气隙过小时,将使安装困难,运转不可靠,高次谐波磁场增强,然后使附加损耗添加。
电动机的转子是由转子铁芯、转子绕组和转轴组成的。转子铁芯也是磁路的一部分,一般由硅钢片叠成,铁芯固定在转轴上。
转子绕组假如是绕线式的,它能够联成星形或三角形。一般小容量的接成三角形;中、大容量的都接成星形。绕组的三根引出线接到三个集电环(集电环固定在转轴上),用一套电刷引出来,如图5-3所示。
这就能够把外接电阻连联到转子绕组回路里去。串电阻的意图是为了改进电动机的特性或许是为了调理转速。
鼠笼式转子绕组的结构与定子绕组大不相同,在转子铁芯上也有槽,各槽里都有一根导条。在铁芯的两头有两个瑞环,分别把一切导条伸出槽外的部分都联接起来,形成了短接的回路。假如拿掉转子铁芯,绕组的形状就像一个老鼠笼子,如图5-4(a)所示。导条的资料有用铜的,有用铝的。假如是用铜的,便是把事前做好的裸铜条刺进转子铁芯槽中,再用铜环套在两头铜条的头上,并焊接在一起;假如是用铝做绕组时,是用熔化了的铝液直接浇铸在转子铁芯槽内,连同瑞环和电扇叶一次铸成,如图5-4(b)所示。
(1)额外功率PN:指电动机在额外运转时转轴上输出的机械功率,单位是干瓦。
(3)额外电流IN:指电动机在定子绕组上加额外电压,轴上输出额外功率时,定了绕组中的线电流,单位为安。
(5)额外转速nN:指电动机定子加额外频率的额外电压,且轴上输出额外功率时电动机的转速,单位为转/分。
(6)额外功率因数cosN:指电动机在额外负载时定子边的功率因数。